專利名稱：適用于旱地農(nóng)田的高效生態(tài)攔截溝渠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及面源污染控制工程領(lǐng)域，尤其涉及了一種適用于旱地農(nóng)田的高效生態(tài)攔截溝渠。
背景技術(shù)：
農(nóng)田面源污染是指在農(nóng)田生產(chǎn)活動(dòng)中，氮素和磷素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、農(nóng)藥以及其他有機(jī)或無(wú)機(jī)污染物質(zhì)，隨著降水或灌溉過(guò)程，通過(guò)農(nóng)田的地表徑流和農(nóng)田滲漏而形成的環(huán)境污染，主要包括化肥污染、農(nóng)藥污染、畜禽糞便污染、農(nóng)田固體廢棄物污染等。隨著農(nóng)田種植過(guò)程中肥料用量的不斷增加，農(nóng)田土壤中氮、磷含量及氮、磷流失量不斷增加，造成了農(nóng)田土壤及水體環(huán)境污染加劇。目前，農(nóng)業(yè)面源污染已成為我國(guó)湖泊、河流等水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因，而農(nóng)田面源污染由于區(qū)域大、范圍廣、難治理，成為農(nóng)業(yè)面源污染中重要因素。相關(guān)研究表明，農(nóng)田氮、磷的流失主要是通過(guò)農(nóng)田徑流流失或淋洗滲漏流失等途徑，控制農(nóng)田徑流污染的生態(tài)攔截技術(shù)是從遷移途經(jīng)上對(duì)農(nóng)田面源污染進(jìn)行控制，主要包括濕地工程技術(shù)、生態(tài)溝渠技術(shù)、濱岸緩沖帶控制技術(shù)和人工多水塘技術(shù)等，其中濕地工程技術(shù)、及人工多水塘技術(shù)對(duì)農(nóng)田周邊自然環(huán)境要求較高，且需占據(jù)大量農(nóng)田土地，投入成本也較高。近年來(lái)，針對(duì)農(nóng)田生態(tài)攔截技術(shù)研究較多，如:例如:公開號(hào)為CN102094407A的發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)枮?01010616311，名稱為農(nóng)田徑流污染生態(tài)攔截溝渠，涉及一種集農(nóng)田排水與防控農(nóng)田非點(diǎn)源污染于一體的農(nóng)田徑流污染生態(tài)攔截溝渠，但該溝渠系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在大面積農(nóng)田應(yīng)用成本較高；公開號(hào)為CN102211820A的發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)枮?01110079288，名稱為一種面源污染治理方法，涉及一種采用菌根技術(shù)治理面源污染的方法，能夠強(qiáng)化面源污染截留工程中植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收能力和吸收效率，但此發(fā)明中菌根技術(shù)的生產(chǎn)、應(yīng)用與推廣性均有很強(qiáng)限制性；公開號(hào)為CN1823564A的發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)枮?00610037908.5，名稱為菜地土壤氮磷徑流控制生態(tài)攔截方法，涉及一種菜地土壤氮磷徑流控制生態(tài)攔截方法，采用構(gòu)建生態(tài)攔截帶及攔截溝，但生態(tài)攔截帶建造需占用較多的土地面積。以上研究應(yīng)用局限性較大，技術(shù)投入成本較高，推廣難度較大。在我國(guó)，旱地種植業(yè)是農(nóng)田種植業(yè)的核心部分，其具有農(nóng)田地塊面積較大、區(qū)域水資源較少，農(nóng)田排水以降雨及灌溉產(chǎn)生農(nóng)田徑流為主，非降雨期及灌溉時(shí)農(nóng)田溝 渠水量較少，目前針對(duì)旱地農(nóng)田面源污染的生態(tài)攔截措施研究較少，且現(xiàn)階段的生態(tài)攔截措施對(duì)水資源要求較高，很難在旱地農(nóng)田中應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供了一種簡(jiǎn)單高效、實(shí)用經(jīng)濟(jì)、易于維護(hù)、便于推廣的適用于旱地農(nóng)田面源污染的高效生態(tài)攔截溝渠，可有效解決旱地農(nóng)田種植過(guò)程N(yùn)、P等營(yíng)養(yǎng)元素流失大量大，周邊水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重的問(wèn)題。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決:
適用于旱地農(nóng)田的高效生態(tài)攔截溝渠，所述的溝渠橫斷面為梯形，所述溝渠兩側(cè)的渠壁表面鋪設(shè)有帶孔洞的水泥板，溝渠的渠底鋪設(shè)有植草磚，所述植草磚的形狀為8字形。
作為優(yōu)選，所述的水泥板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，水泥板表面間隔均布6-9個(gè)孔洞，所述孔洞中種植香菇草。所述孔洞的形狀為矩形、菱形、圓形、三角形任一種或幾種的組合。作為優(yōu)選，所述的水泥板規(guī)格為:厚5 cm,長(zhǎng)60 cm,寬60 cm ;孔洞直徑5-lOcm,相鄰兩孔間距為15-20cm。作為優(yōu)選,所述的植草磚的規(guī)格為:厚8cm,長(zhǎng)40cm,寬20cm。作為優(yōu)選，所述的植草磚內(nèi)種植有聚草。作為優(yōu)選，所述的溝渠內(nèi)設(shè)置有攔截過(guò)濾網(wǎng)，此過(guò)濾網(wǎng)設(shè)置在渠道起始端，可對(duì)農(nóng)田徑流水進(jìn)行初步攔截過(guò)濾，且可降低水體流速。渠壁帶空洞水泥板及渠底植草磚能夠有效降低因降雨而引起的渠道水土流失；渠壁及渠底種植的大量植物，既可以直接從水體和自身攔截的顆粒物中吸收生長(zhǎng)所需氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素，又可以起到減緩水流，延長(zhǎng)水力停留時(shí)間的作用，從而進(jìn)一步促進(jìn)植物自身對(duì)氮、磷的吸收；另外，生態(tài)溝渠中植物能夠有效攔截經(jīng)雨水沖刷帶走的農(nóng)田土壤顆粒，此部分土壤顆粒沉積在渠道底部，對(duì)氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素也有一定的吸附作用。因此，此生態(tài)溝渠對(duì)農(nóng)田徑流水氮、磷素表現(xiàn)出很強(qiáng)的攔截、去除能力。本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，具有顯著的技術(shù)效果:
(I)溝渠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、實(shí)用，可以與農(nóng)田溝渠相結(jié)合，在現(xiàn)有渠道基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，不需另外占用農(nóng)田土地，且建造成本合理。(2)所選草種有著很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力、繁殖能力、氮磷吸收能力，并有著較好的耐受性，能適應(yīng)從水到旱、從強(qiáng)光到蔭蔽等多種生存環(huán)境，對(duì)渠道中水量要求較小，且種植成本較低，易于收割、維護(hù)，景觀美化性強(qiáng)，能夠提升生態(tài)溝渠對(duì)氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素的消納能力。
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(3)生態(tài)溝渠中植物能夠有效攔截經(jīng)雨水沖刷帶走的農(nóng)田土壤顆粒，此部分土壤顆粒沉積在渠道底部，對(duì)氮、磷也有一定的吸附作用；同時(shí)，渠壁帶空洞水泥板及渠底植草磚能夠有效降低農(nóng)田溝渠因強(qiáng)降雨而引起的水土流失。(4)本發(fā)明應(yīng)用性強(qiáng)，適用范圍廣，日常運(yùn)行、維護(hù)成本合理，簡(jiǎn)單便捷，具有很強(qiáng)的推廣價(jià)值，可應(yīng)用與不同旱地農(nóng)田，如蔬菜田、麥田、花卉田、茶園、苗木田等。


圖1為高效農(nóng)田生態(tài)溝渠剖面 圖2為孔洞水泥板結(jié)構(gòu)平面 圖3為植草磚平面圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1至附圖3與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
實(shí)施例1
本實(shí)例以太湖流域某典型蔬菜集約化種植基地為示范對(duì)象。如圖1所示，將原有農(nóng)田溝渠改造成橫斷面為梯形的渠道，溝渠I兩側(cè)渠壁平行鋪設(shè)帶孔洞的水泥板，渠底2平行鋪設(shè)8字形的植草磚。如圖2所不，渠壁帶孔洞水泥板板厚5 cm,長(zhǎng)60 cm,寬60 cm,圓孔直徑8 cm,孔間距為20 cm，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在孔洞中，種植對(duì)N、P等營(yíng)養(yǎng)元素具有高效吸收能力且環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的多年生植物，選用多年生挺水植物-香燕草iHydrocotyle vulgaris、。如圖3所示，渠底鋪設(shè)8字形植草磚，磚厚8cm，長(zhǎng)40cm，寬20cm，在孔洞中，種植對(duì)N、P等營(yíng)養(yǎng)元素具有高效吸收能力且環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的多年生植物，選用多年生水草一聚草 iMyri ophyllumspi ca turn )
該蔬菜基地總面積1100畝，其中種植區(qū)域面積520畝，主要進(jìn)行設(shè)施與露地蔬菜種植。示范工程建設(shè)前菜地廢水不經(jīng)任何有效處理而直接排放，總排水口總氮濃度在6.83mg.!/1 4.65 mg.!/1之間，總磷濃度在1.93 mg.!/1 1.43 mg.!/1之間，分別為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)》中V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的3.41 2.33倍、4.87 3.58倍，蔬菜地面源污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。依據(jù)此發(fā)明，在示范區(qū)經(jīng)過(guò)兩年有效的運(yùn)行、維護(hù)，該蔬菜地總排水水質(zhì)得到明顯提升，2011年、2012年總氮濃度分別削減為4.18 mg.L—1 2.33 mg.L—1及3.41 mg.171 1.56 mg.!/1，與2010年同月份相比，去除率分別達(dá)0.33 0.52、0.43 0.67 ；2011 年、2012 年總磷濃度分別削減為 1.88 mg.171 0.59 mg.171 及 1.12 mg.171
0.28 mg.!/1，去除率分別達(dá)0.23 0.59、0.43 0.82。在農(nóng)田原有溝渠基礎(chǔ)上進(jìn)行生態(tài)溝渠改造，不僅有效改善示范區(qū)農(nóng)田排水水質(zhì)，節(jié)約農(nóng)田土地資源，同時(shí)防止農(nóng)田水土流失，達(dá)到因地制宜、成本合理、實(shí)用高效、保持水土、維護(hù)便捷的效果?？傊?，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本 發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.適用于旱地農(nóng)田的高效生態(tài)攔截溝渠，其特征在于:所述的溝渠橫斷面為梯形，所述溝渠兩側(cè)的渠壁(I)表面鋪設(shè)有帶孔洞的水泥板，溝渠的渠底(2)鋪設(shè)有植草磚，所述植草磚的形狀為8字形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于旱地農(nóng)田的高效生態(tài)攔截溝渠，其特征在于:所述的水泥板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，水泥板表面間隔均布6-9個(gè)孔洞，所述孔洞中種植香菇草。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于旱地農(nóng)田的高效生態(tài)攔截溝渠，其特征在于:所述的水泥板規(guī)格為:厚5 cm,長(zhǎng)60 cm,寬60 cm ;孔洞直徑5_10cm,相鄰兩孔間距為15_20cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于旱地農(nóng)田的高效生態(tài)攔截溝渠，其特征在于:所述的植草磚的規(guī)格為:厚8cm,長(zhǎng)40cm,寬20cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的適用于旱地農(nóng)田的高效生態(tài)攔截溝渠，其特征在于:所述的植草磚內(nèi)種植有聚草。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于 旱地農(nóng)田的高效生態(tài)攔截溝渠，其特征在于:所述的溝渠內(nèi)設(shè)置有攔截過(guò)濾網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及面源污染控制工程領(lǐng)域，公開了一種適用于旱地農(nóng)田的高效生態(tài)攔截溝渠，溝渠橫斷面為梯形，所述溝渠兩側(cè)的渠壁表面鋪設(shè)有帶孔洞的水泥板，溝渠的渠底鋪設(shè)有植草磚，所述植草磚的形狀為8字形。水泥板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，水泥板表面間隔均布6-9個(gè)孔洞，所述孔洞中種植香菇草。本發(fā)明簡(jiǎn)單高效、實(shí)用經(jīng)濟(jì)、易于維護(hù)、便于推廣，可有效解決旱地農(nóng)田種植過(guò)程N(yùn)、P等營(yíng)養(yǎng)元素流失大量大，周邊水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重的問(wèn)題。
文檔編號(hào)E02B13/00GK103233449SQ20131013476
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月18日
發(fā)明者單立楠, 何云峰, 陳英旭, 連煦, 劉意立, 黃倩, 陳杰 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)